| ★ＡＴＰはアデノシン三リン酸（ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉーｐｈｏｓｐｈａｔｅ）の略称であり，塩基の（ア）に五炭糖の（イ）が結合したアデノシンに，さらに３個のリン酸が結合した化合物である。
（１）リボース
（２）ペントース
（３）グアニン （４）アデニン
（ア）
（イ）
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| ★ＡＴＰは，（ア）という酵素で加水分解されて（イ）とリン酸になる。このとき，ＡＴＰ１モル（グラム分子）当たり，平均（ウ）ｋｃａｌのエネルギーが放出される。この高いエネルギーをもつ結合は（エ）結合と呼ばれる。
（１）ＡＤＰ（アデノシン二リン酸）
（２）７．３
（３）ＡＴＰａｓｅ （４）高エネルギーリン酸 （５）６８８
（ア）
（イ） （ウ） （エ）
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★生命活動の多くはＡＴＰに蓄えられたエネルギーを直接利用して行われる。次の中でＡＴＰの利用に当てはまらないのはどれか。
(1)生体内物質の合成反応
(2)細胞内外への物質の能動輸送
(3)筋収縮に必要なエネルギー
(4)体温に必要な熱エネルギー
解 |
★ＡＴＰが分解・消費されると，ただちに細胞内の呼吸代謝系からエネルギー供給を受け，ＡＤＰからＡＴＰが生成される。呼吸には（水 酸素）を必要とする（好気 嫌気）呼吸と，必要としない（好気 嫌気）呼吸があり，有機物の分解によって取り出されるエネルギー量は（前者 後者）のほうが多く，多量のＡＴＰを生成する。
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★発酵は，微生物が行う嫌気呼吸の一種で，ふつう，炭水化物の（グルコース グリセリン）を呼吸材料（基質）とする。代表的な発酵に，（酢酸菌 酵母）によるアルコール発酵と（乳酸菌 酪酸菌）による乳酸発酵がある。
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| ★代表的な２種の発酵について，以下に示した模式的な反応式を完成せよ。
＜アルコール発酵＞
Ｃ６Ｈ１２Ｏ６ → （ア）＋２Ｈ２ → （イ）＋２ＣＯ２＋２ＡＴＰ
＜乳酸発酵＞
Ｃ６Ｈ１２Ｏ６ → （ア）＋２Ｈ２ → （ウ）＋２ＡＴＰ
（１）Ｃ６Ｈ８Ｏ６ （２）２Ｃ３Ｈ６Ｏ３
（３）２Ｃ２Ｈ５ＯＨ （４）２Ｃ３Ｈ４Ｏ３
（ア）
（イ） （ウ）
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| ★（ア）をはじめ多くの動物組織細胞も激しい運動などで酸素供給量が低下すると，（イ）発酵と同じ反応経路でグルコースを分解して（イ）を生成しながら，２ＡＴＰを得る。その結果，細胞に（イ）が蓄積され，（ウ）が起こる。
（１）乳酸 （２）疲労
（３）筋肉 （４）酢酸
（ア）
（イ） （ウ）
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| ★好気呼吸では，グルコースを最終的にＣＯ２と（Ｈ２Ｏ Ｏ２）に分解する過程が基本となる。この過程は，（細胞質 細胞質基質）での解糖系，（ミトコンドリア 核）内での（クエン酸 コハク酸）回路と電子伝達系の３つの主要な反応経路から成り立っている。
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★解糖系はグルコースを分解して２分子のピルビン酸と２Ｈ２を生成する過程で，アルコール及び乳酸発酵と同じ反応経路で行われる。その化学変化を簡単に要約すると，まずグルコースが（２分子 ４分子）のＡＴＰを使って２分子のＣ３化合物に分解される。次いでＣ３化合物に（脱水素 脱炭酸）反応が起こり，２Ｈ２が補酵素の（ＦＡＤ ＮＡＤ）へ渡される。その後Ｃ３化合物はさらに化学変化し，（２分子 ４分子）のＡＴＰを生成した後，ピルビン酸になる。つまり，解糖系では差し引き２分子のＡＴＰが生成されることになる。
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| ★解糖系で生じたピルビン酸はミトコンドリアの（ア）へ移行し，そこで，まずＣｏＡと呼ばれる補酵素と反応し，（イ）を生ずる。この反応には（ウ）が不可欠で，もし不足するとそれ以後の反応が進まなく，脚気という病気になる。（イ）は次にオキザロ酢酸と反応して（エ）になり，クエン酸回路へ入っていく。
（１）アセチルＣｏＡ（活性酢酸）
（２）チアミン（ビタミンＢ１）
（３）マトリックス（基質） （４）クエン酸 （５）コハク酸
（ア）
（イ） （ウ） （エ）
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★クエン酸回路では脱水素・脱炭酸・水の付加反応が繰り返され，ピルビン酸は完全に分解されてしまう。この回路の反応結果を簡単にまとめると下式になる。
２Ｃ３Ｈ４Ｏ３＋６（ア）→６（イ）＋８Ｈ２（ＮＡＤへ）＋２Ｈ２（ＦＡＤへ）＋（ウ） （１）Ｈ２
（２）Ｏ２ （３）２ＡＴＰ （４）ＣＯ２ （５）Ｈ２Ｏ
（ア）
（イ） （ウ）
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| ★解糖系とクエン酸回路で脱水素されたＨは，水素受容体の補酵素（ＮＡＤやＦＡＤ）を介してミトコンドリアの（ア）にある電子伝達系へ運ばれ，そこで，（イ）
→ ＦＡＤ →
（ウ）へと伝達され，最後にＯ２と結合してＨ２Ｏになる。この過程でリン酸化が起こり多量のＡＴＰが生成される。このようなＯ２によるリン酸化は，細胞質基質でのリン酸化（基質準位リン酸化）と区別され，（エ）と呼ばれる。
（１）酸化的リン酸化
（２）還元的リン酸化
（３）内膜 （４）シトクロム （５）ＮＡＤ
（ア）
（イ） （ウ） （エ）
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★電子伝達系では，
ＮＡＤに水素が渡された場合２Ｈが酸化されてＨ２Ｏになるごとに（ア）のＡＴＰが生成され，
ＦＡＤに水素が渡された場合２Ｈが酸化されてＨ２Ｏになるごとに（イ）のＡＴＰが生成される。
（１）１分子
（２）２分子 （３）３分子
（ア）
（イ）
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★電子伝達系で生成されるＡＴＰ量をグルコース１分子当たりで計算すると，
解糖系の２ＮＡＤＨ２（ミトコンドリアで２ＦＡＤＨ２になる）から→（ア）ＡＴＰ，
クエン酸回路の８ＮＡＤＨ２から→（イ）ＡＴＰ，
クエン酸回路の２ＦＡＤＨ２から→（ウ）ＡＴＰとなり，合計３２ＡＴＰになる。
（１）２ （２）４
（３）８ （４）１６ （５）２４
（ア）
（イ） （ウ）
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★好気呼吸でグルコース１分子が完全に分解・酸化された場合，最終的に次の式にまとめることができる。
Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋６Ｏ２＋６Ｈ２Ｏ → ６ＣＯ２＋１２Ｈ２Ｏ＋（ア）ＡＴＰ
（１）３４ （２）３６
（ア）
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| ★グルコース１モル（１８０ｇ）を完全に酸化させた場合，約６８８ｋｃａｌのエネルギーが解放される。ＡＴＰ→ＡＤＰの加水分解で放出されるエネルギーを平均７．３ｋｃａｌとすると，好気呼吸のエネルギー効率は７．３×３６×１００／６８８の計算式から，約（ア）％であり，残りは（イ）エネルギーとして放散されている。
（１）２６
（２）３８ （３）熱 （４）化学
（ア）
（イ）
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★ミトコンドリアは真核細胞の好気呼吸に不可欠な細胞小器官である。その内部構造に当てはまる名称は何か。
(1)ＤＮＡ (2)クリステ (3)マトリックス（基質） (4)内膜 (5)外膜
（ア）
（イ）
（ウ）
（エ） （オ）
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| ★骨格筋の収縮は筋原繊維を構成している（ア）と（イ）の相互作用によって起こる。（ア）にはＡＴＰ分解酵素の働きがあり，（イ）にはＡＴＰが結合している。神経刺激が筋肉に達すると，筋小胞体から（ウ）が放出され，これが引き金となって（ア）が（イ）に結合しているＡＴＰを分解する。そのエネルギーによって（イ）繊維がサルコメアの中央部へ引きずり込まれる。これが筋収縮の滑り説である。
（１）アクチン
（２）ミオシン （３）Ｃａ２＋ （４）Ｍｇ２＋
（ア）
（イ） （ウ）
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